متالورژي سمنان


 

الیاژ چیست؟

اگر به یک  فلز خالص A , اتم های از یک عنصر دیگر مانند B , اضافه کنیم و انها را ذوب نماییم پس از عمل انجماد فلزی بدست می اید که به ان الیاژ گویند. و از نظر برخی شباهت ها با محلول های مایع به ان محلول جامد نیز می گویند.

اتم  B را به نام اتم بیگانه یا عنصر الیاژی و اتم A را اتم پایه یا حلال می خوانیم مطالعه الیاژ ها به کمک اشعه ایکس نشان داده است به دو صورت

الف)محلولهای جامد بین نشین:

در این حالت اتم های عنصر B در فضاهای خالی شبکه ی فلز A وارد می شوند. چون فضاهای خالی شبکه فلزات کوچک است فقط اتم های کوچک می توانند با فلزات معمولی محلول بین نشین تشکیل دهد. بهترین عناصری که می توانند محلول جامد بین نشین را به وجود اورند عبارتند از :هیدروژن  بور  کربن  نیتروژن  و اکسیژن.

ب)محلول های جامد جانشینی:

در این گونه محلول ها اتم های عنصر B جانشین تعدادی از اتم های شبکه فلز A می شوند اکثر محلول های جامد از نوع جانشینی هستند. تشکیل محلول های جامد در فلزات بیشتر از غیر فلزات معمول است اتم های یک عنصر اگر یک اندازه باشد ممکن است در بلور ان عنصر وارد شوند.

.طبیعت نیز الیاژ سازی می کند کانی هایی از مس و ارسینگ در طبیعت گاهی به صورت الیاژ وجود دارند.    اولین الیاژ ساخته شده دست بشر تقریبا مربوط به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد بود که انرا در دمای حدود ۹۰۰ درجه سانتیگراد در کوره های ذوب فلز می ساختند.دومین الیاژ ساخته شده دست بشری الیاژی از مس و قلع بود که ان را مفرغ می نامند.

 میدانید که هرچه زمان به جلو می رود فرایند های صنعتی به دما و فشار بیشتری نیاز پیدا می کند در واقع جهان به داغی می گراید و همپای ان سرامیک این کهن ترین هنرها و جوانترین دانش ها نیز سیر تکاملی خود را می پیماید تا بر جایگاه بلند خویش تکیه زند. سرامیک ها ترکیباتی هستند که شامل عناصر فلزی و غیر فلزی می باشند. امروزه دانشمندان توانسته اند ترکیباتی متنوعی از سرامیک بسازند که در برابر دماهای بالا و محیط های سخت مقاوم بوده و از این جهت میتوانند با بسیاری از الیاژها مختلف کنند و لذا از قطعات سرامیک در ساختمان راکتور های اتمی

سفینه های فضایی و انواع موتور های گرمایی موتور های الکتریکی و صنعت الکترونیک استفاده فراوان میشود.

کاربرد نوعی الیاژ مایع در دندانپزشکی:

ماده ای که برای پر کردن دندانها بکار می رود نوعی الیاژ مایع است که به ان آمالگام گویند.  این الیاژ معمولا مخلوطی از جیوه(۵۰٪)نقره(۳۵٪)مس(۵/۱٪)قلع(۱۳٪)و روی (۵/۰٪) می باشد.

فلزات نقره قلع و مس و روی در جیوه حل شده و ملغمه نیمه جامدی می دهد که با گذشت زمان کوتاهی به شکل مخلوط جامد و سختی از مخلوط بین فلزی در می اید . این مخلوط هنگام تشکیل مختصری منبسط می شود و محکم روی حفره ی دندان می نشیند.بطوریکه باکتریها نمی توانند به اسانی وارد ان شوند. این مغلمه ها ظاهرا به خاطر پایداری فوق العاده زیاد مخلوط بین فلزی سمی نیستند.اما متاسفانه گاهی این مغلمه برای انکه مخلوط حاصل برای مدت زیادی به حالت مایع باقی بماند به ان جیوه بیشتری اضافه می کنند که موجب مسمومیت فرد مصرف کننده می شود. امروزه به جای این الیاژ از نوعی پلاستیک استفاده می شود ولی این ماده هنوز کاملا رایج نشده است.

 منابع تهیه عناصر:

از مجموع عناصر موجود در طبیعت در حدود ۷ عنصر یعنی (نیتروژن  اکسیژن  هلیم  ارگون  کریپتن  گزنون  به مقدار اندک) بصورت ازاد در طبیعت یافت می شود این هفت عنصر را می توان از تقطیر جز به حز هوا ی مایع از یکدیگر جدا کرد. چهار عنصر (برم  کلر و سدیم) را می توان از اب اقیانوس ها یا شور اب ها استخراج کرد این عناصر معمولا به صورت یون های برم -  کلر-   منیزیم+۲   سدیم+ وجود دارند.این یون ها در دستگاه برفکانت در اثر عبور جریان برق به عناصر ازاد تبدیل می شوند.

تقریبا تمام عناصر طبیعی دیگر  را می توان از ذخایر مواد معدنی روی زمین و یا زیر زمین بدست اورد.اما اکثر این معادن را نمی توان به عنوان منابع تهیه عناصر در نظر گرفت زیرا  بسیار نا خالصند و تهیه عناصر از انها دشوار است.از طرفی ماده معدنی مورد نیاز در انها بسیار اندک بوده و استخراج ان مقرون به صرفه نیست. اگر عنصر مورد نیاز به اندازه کافی در ان باشد می توان ان را سنگ معدن ان عنصر نامید.

سنگ معدن ماده ای کانی است که فلز را می توان به صورتی مفید از ان استخراج کرد.تعداد بسیار کمی از سنگ معدن ها مواد شیمیایی خالص هستند معمولا سنگ معدن ها مخلوط های ناهمگنی هستند که در ان ماده معدنی مورد نظر با مقادیر زیادی ناخالصی همراه است.

روش های متعددی چه فیزیکی و  یا شیمیایی وجود دارد که با استفاده از انها می توان ناخالصی های موجود را از عنصر مورد نظر جدا کرد.

آيا الکترون ديده می شود؟

دانشمندان با استفاده از یک روش عکس برداری فوق سریع توانسته اند برای اولین بار حرکت الکترون های درون اتم ها را ردیابی کنند. این ازمایش محققان را قادر می سازد تا نگاه دقیق تری به واحد های سازنده ماده بیندازند چرا که با این روش لکه تار و مبهم الکترون ها به تصویر واضح بدل شود.

دانشمندان امیدوارند بررسی ساختار الکترونی اتم ها در نهایت به ساخت لیزر های اشعه x کار امد و کوچک منجر شود .

محققان  دانشگاه تکنولوژی وین اتریش و دانشگاه بیله فیلد المان در مقاله ای در نشریه نیچر(nature) به چاپ رسید شرح دادند که چگونه با استفاده از پالشهای اشعه x کوتاه الکترون های اتم های کریپپتون را بیرون انداخته و سپس مدت رمانی را که طول می کشند تا سایر الکترون ها جای خالی الکترون مزبور را پر سازند اندازه گیری کنند.

دکتر لوئیس دی مائور و یکی از محققان ارشد ازمایشگاه ملی بروکهاون اپتون نیویورک و از مولفان مقاله یاد شده می گوید:"امیدواریم این روش ها بتوانند راه بررسی مستقیم حرکت الکترون ها را میسر سازند." اگر چه نحوه حرکت الکترون ها در اتم هیدروژن که سبکترین اتم است را با استفاده از معادلات پایه ای مکانیک کوانتوم می توان دقیقا محاسبه کرد اما هنوز هم نحوه حرکت الکترون ها در اتم های سنگین تر دقیقا معلوم نیست.شاید با دانستن نحوه عملکرد و رفتار این الکترون ها بتوان ان را تغییر هم داد.

دکتر دی مائورو در ادامه می گوید:"با دانستن نحوه رفتار الکترونها حتی می توان در فکر ساخت حالت جدیدی از ماده بود.."دکتر فرانس کراوس مدیر مرکز منابع نوری پیشرفته دانشگاه تکنولوژی وین و مولف اصلی مقاله چاپ شده در نیچر می گوید:"برای عکس برداری از این جزئیات به یک دوربین با شاتر فوق سریع نیازمند هستیم."

در اتم A جای گیرند.


نعمت الله طاهری